2005/1/1
1+1智能无刷控制器典型应用图2-2
Intelligent BLDC Motor Controller for Electronic Bicycle
2005/1/1
无刷控制器和无刷电机的匹配1
电机的电角度:--(60/300; 120/240)
[相序的匹配]
逆 向 运 行 正 向 运 行
261.9 185
135.2
72.73
280
181 147.9
70.69
294
173 167.3
68.04
5
6
7
8
9
10
11
12
输出功率(w)
输出力矩M2/10(n.m)
电机转速r/min
电机效率EFF/10
2005/1/1
有刷系统和无刷系统的性能对比1
有刷电机模型
直流无刷电机模型
交流电机模型
2005/1/1
: Winding/ Coil
U W
U W
V
V
U W
V
U W
V
U W
V
U W
V
无刷电机的电气连接
2005/1/1
Y形连接
形连接
2005/1/1
电动车控制器的主要任务/基本要求/工作原理
主要任务： • 驱动电机(向电机提供动力) • 控制电机的转速(调速) • 提供辅助性功能：
速度信号/电量信号/过流信号巡航控制/指示 /…… 基本要求: • 额定工作电压(24V/36V/48V) • 过流控制(限流—保护电机/电池/控制器) • 限速控制(安全要求) • 电池低电压保护(保护电池)_ • 刹车断电(安全要求)…..
电机的输入输出特性曲线
2005/1/1
300 290
280
270
251.4
260
250
240 230
220 210
200 190
180 170
160 150 140
130 120
110 100
90 80
70
60
56.9
50
40
21.58
30
20
10 0
8.2
1
243.2
56.53 75.6
22.1
2005/1/1A源自B’ C’NSC
B
A’
A
B’ C’
N
T
S
C
B
A’
2005/1/1
无刷直流电机工作原理4
x
A
a
c C
b
y
α
2
z
B
HV
HU
U
HW 无 换 向 器 电 机 的 直 流 电 动 机 模 型
V
M
霍尔传感器
W
2001/8/1
无刷直流电机工作原理5
2005/1/1
有转子位置检测，电子开关换相
电动车--电气控制系统
2005/1/1
江苏省中天电动车科技发展有限公司
技术研讨会
地点:苏州市和平实业有限公司
中天科技是您在电动车领域的真诚技术合作伙伴
电动车--电气控制系统
2005/1/1
内容: •电动车电气控制的主要任务及典型构架 •电机的基本工作原理 •控制器的主要任务/基本要求/及工作原理 •无刷控制器和电机的匹配 •电动车控制器的典型故障分析及排除方法 • 控制器性能的测量和性能评估 •有刷系统和无刷系统的性能对比
: Driving voltage of U, V, W : Terminal voltage of U, V, W by Induced electromotive force
2001/8/10
无刷控制器的译码及驱动
2005/1/1
无刷电机控制器的译码及驱动
Hall sensor brushless DC motor/无刷电机 （带霍尔位置传感器） Sensorless brushless DC motor/无刷电机 （无位置传感器）
M
2E72G SSAC
电池组 供电电路
电流采样
有刷控制器典型应用图1
2005/1/1
2005/1/1
1+1智能有刷控制器典型应用图2
霍尔转把 调速把手
2E72G SSAC
电池组 供电电路
无刷控制器系统框图
2005/1/1
PWM生成/ 调制电路
预驱动电路
2E72G A
2E72G SSAC
2E72G SSAC
控制 电路
功率驱 动
Stator: Winding
M Rotor: Magnet
Brush and commutator
Hall sensor brushless DC motor/无刷电机
（带霍尔位置传感器）
控制 电路
功率驱
动
M
Position signal/位置信号
Rotor: Magnet Stator: Winding Hall sensor
调速的基本原理1
2005/1/1
逻 辑 霍 尔
线 性 霍 尔
霍尔的基本工作原理
调速的基本原理2
2005/1/1
V
PWM 电 压
d
电机直流供电电压
T
T
调压调速模式
霍尔转把 调速把手
有刷控制器系统框图
2005/1/1
PWM生成/ 调制电路
预驱动电路
2E72G A
2E72G SSAC
功率输出电路
直流有刷电机
2005/1/1
有刷系统和无刷系统的性能对比3
低速直流有刷系统的特点:
• 有刷控制器电路简单/性能相对稳定/成本低/装配和维修方便 • 低速有刷无齿电机的换向器、电刷的工作寿命相对较低；有刷电机使用时
的维护工作量及维护成本相对较高 • 有刷电机的工作效率较无刷电机略低（影响续航里程） • 有刷电机的工作特性较无刷电机略软（影响起步和爬坡特性）
270
330
V
PDV
*
PDW
*
U
W
*
PDU
* : Connected inside the motor
: Hall sensor
: Driving voltage of U, V, W : Terminal voltage of U, V, W by Induced electromotive force
• 无刷电机的工作效率较有刷电机略高（额定工作电流小、续航里程长） • 无刷电机的工作特性较有刷电机略硬（起步和爬坡特性好） • 无刷控制器电路较有刷控制器复杂/成本高/对装配和维修人员要求高/故障率
较有刷控制器高
• 无刷有齿高速电机能进一步降低额定工作电流、提高续航里程，但是代价 是成本上升、结构复杂、可靠性降低，对控制器的要求也较低速无刷电机 的要高（特别是该类电机的变速机构因受成本、工艺和材料的制约，目前 业内尚无理想的解决方案）
• 有刷有齿高速电机基本上能解决工作特性软的问题，但是代价是成本上升、 结构复杂、可靠性降低，对控制器的要求也较低速有刷电机的要高（特别 是该类电机的变速机构因受成本、工艺和材料的制约，目前业内尚无理想 的解决方案）
2005/1/1
有刷系统和无刷系统的性能对比4
低速直流无刷系统的特点:
• 低速无刷无齿电机无换向器、电刷机构，工作寿命相对较高；使用时的维 护工作量及维护成本相对较低
2005/1/1
电动车电气控制的主要任务
电动车电气控制的主要任务
2005/1/1
电动车电气控制的主要任务
• 动力控制、管理(电池/控制器/电机/调速装置) • 照明/指示灯(转向灯/刹车灯)控制、管理 • 仪表控制、管理
系统图片
2005/1/1
电机的种类及控制方法
2005/1/1
Brushed DC motor/有刷电 机
W1
_W1
功率管驱动电压
Terminal voltage U
0 60 120 180
电机相线端电压 电机霍尔输出电压
位置信号采样点
V
W Position signal
PDU PDV PDW
Position detection Commutation Sampling start
240 3 00 360 420deg
U1 _U1
-60 0 60 120 180 240 300 360 420deg
V1 _V1
W1 _W1
Terminal voltage U
V
电机相线端电压 电机反电动势输出电压
W Position signal
PDU PDV PDW
位置信号采样点
Position detection Commutation Sampling start
2000/11/21
2005/1/1
无刷电机的译码/驱动时序图1（带位置传感器/120度相位）
U1, V1, W1, _U1, _V1, _W1
DC U, V, W
控制
功率驱动
M
电路
PDU, PDV, PDW
Drive signal (Low active)
U1 _U1
V1 _V1
转子位置信号反馈
2005/1/1
有刷直流电机的工作原理2
a f
N
S
T Ia
2005/1/1
有刷直流电机的工作原理3
Rotor (Armature) Windings
Brush
Commutator
Ia Armature Current